Презентация на семинаре кафедры теоретической механики СГАУ (17.03.2015).

1. наноспутники формата cubesat
Юдинцев В. В.
20 марта 2015 г.
Самарский государственный аэрокосмический университет (СГАУ)

2. содержание
История
Типоразмеры наноспутников
Примеры проектов
Перспективные средства выведения наноспутников
Пусковые контейнеры
1

3. история

4. “небо становится ближе”
2084 год (взгляд из 1984)
2014, Ефим Устюгов, кафедра КМ, СГАУ1957
Проект кубсата для полёта к Марсу
3

5. классификация малых спутников
4

6. cubesat design specification
В 1999 году профессором Ж. Суари
(Jordi Puig-Suari) из
Калифорнийского
политехнического университета и
Бобом Твиггсом (Bob Twiggs) из
Стэндфордского университета была
разработана спецификация,
описывающая типоразмер КУБСАТ
(CUBESAT).
2003 год – первый полёт кубсата
5

7. принципы
• “Стандартные” размеры для упрощения адаптации к
средствам выведения.
• Невысокая стоимость. “Гражданская” электронная
компонентная база.
• Выведение в качестве попутной нагрузки – низкая
стоимость выведения.
6

8. ка “бион-м”
7

9. типоразмеры наноспутников

10. типоразмер 1u – один модуль
Источник: с http://gomspace.com
• 100x100x113,5 мм
• масса до 1,33 кг
• 70% наноспутников,
запущенных в 2012 года
• 20% наноспутников,
запущенных в 2014 году
9

11. типоразмер 2u – двухмодульный
Источник: http://gomspace.com
• 100x100x227 мм
• масса до 2,66 кг
• 10% наноспутников,
запущенных в 2014 году
10

12. типоразмер 3u – трёхмодульный
Источник:
http://www.ukspaceagency.bis.gov.uk/19128.aspx
• 100x100x340,5 мм
• масса до 4 кг
• 25% наноспутников,
запущенных в 2012 году
• 70% наноспутников,
запущенных в 2014 году
11

13. количество запусков наноспутников (<10 кг)*
2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014
0
20
40
60
80
Год
Количество
*http://www.slideshare.net/mpariente/nanosatellite-industry-overview-updated-022014
12

14. запуски наноспутников по назначению*
Наука
21%
Связь
10%
ДЗЗ
14%
Технол.
55%
2009-2013
Наука
17%
Связь
9%
ДЗЗ
54%
Технол.
20%
2014-2016
*http://www.slideshare.net/mpariente/nanosatellite-industry-overview-updated-022014
13

15. примеры проектов

16. “контакт-наноспутник” сгау
• Типоразмер: 3U
• Содержит часть распределённой
научной аппаратуры «Контакт»,
установленной на наноспутнике и
на МКА “Аист-2”
• Назначение: демонстратор
технологий
Источник: Белоконов И. В. Наноспутники как средство ускорения технологического развития и получения
новых знаний об околоземном космическом пространстве. Молодёжная научная школа-конференция при
40-ой Ассамблее COSPAR.
15

17. международный проект qb50
SamSat-QB50
http://www.ssau.ru/engnews/10193
1. Исследования термосферы Земли
(200-380 км) при помощи сети из
50 кубсатов. Состав научной
аппаратуры:
• масс-спектрометр нейтральных
частиц;
• температурный датчик;
• датчик плотности магнитного
потока;
• датчик плотности тока
заряженных частиц.
16

18. международный проект qb50
http://www.delfispace.nl
www.surrey.ac.uk/ssc/research/space_vehicle_control
2. Отработка технологий
• QARMANN – исследование
процесса спуска в атмосфере
(аэротермодинамика)
• DelFFi – технология автономного
поддержания заданного
относительного положения двух
КА (формация спутников)
• InflateSail – отработка технологии
раскрытия паруса
16

19. planet labs – сеть спутников дзз
https://www.planet.com
• США, частная компания
• Цель: построение сети
наноспутников
дистанционного
зондирования Земли
• К середине 2015 года
планируется запустить 131
спутник
• Разрешение: до 3 м
17

20. planet labs – сеть спутников дзз
https://www.planet.com
• США, частная компания
• Цель: построение сети
наноспутников
дистанционного
зондирования Земли
• К середине 2015 года
планируется запустить 131
спутник
• Разрешение: до 3 м
17

21. проект “lunar flashlight”
http://sservi.nasa.gov/articles/lunar-
flashlight
• Проект JPL (NASA), Marshal Space Flight
Center, University of California
• Наноспутник типоразмера 6U
• Солнечный парус-зеркало площадью
80 м2:
• движитель для полёта к Луне (6 месяцев)
• зеркало, отражающее свет в затенённые
полярные области Луны, для
спектрального анализа поверхности
(H2O, OH, CO2)
• Планируемая дата запуска: декабрь
2017 года
18

22. перспективные средства выве-
дения наноспутников

23. рн “таймыр” (лин индастриал, россия)
http://www.spacelin.ru
• Трёхступенчатая ракета-носитель
сверхлегкого класса.
• Стартовая масса РН:
от 2 до 15 тонн.
• Полезная нагрузка:
от 9 до 135 кг.
20

24. рн “нептун” (interorbital systems corporation, сша)
http://www.interorbital.com
• Серия ракет для выведения
полезного груза массой от 30 до
1000 кг на околоземную орбиту:
Neptune 30, Neptune 45, Neptune
1000.
• Каждая РН состоит из
необходимого количества
стандартных ракетных блоков,
объединяемых в пакет
21

25. рн “электрон” (rocket lab, сша)
http://www.rocketlabusa.com
• Двухступенчатая РН (тандемная
схема).
• Стартовая масса РН: 10,5 тонн.
• Масса выводимого полезного
груза: 110 кг (на ССО).
• Первый пуск запланирован на
2015 год.
22

26. пусковые контейнеры

27. poly-picosatellite orbital deployer
P-POD Mark III
www.nasa.gov/centers/ames/multimedia/images/2006/genebox.html
• Разработан в
калифорнийском
политехническом
университете
• Типоразмеры
наноспутников:
1U+1U+1U, 2U+1U, 3U
• 90% кубсатов
выведено с помощью
контейнера P-POD
(100% до 2006 года)
24

28. poly-picosatellite orbital deployer
25

29. isi-pod
ISIPOD и КА Triton-1
http://triton.isispace.nl
• Изготовитель:
компания ISIS –
Innovate Solutions in
Space (Нидерланды)
• Серия контейнеров
для запуска кубсатов
типоразмеров 1U, 2U,
3U
26

30. транспортно-пусковой контейнер ао ркц “прогресс”
27

31. ключевые особенности тпк ао ркц “прогресс”
• Транспортно-пусковой контейнер адаптирован к
средствам выведения АО РКЦ “Прогресс” (РН, БВ, КА)
• Модульная конструкция упрощает возможную доработку
к запуску кубсатов других типоразмеров
• Пассивная система терморегулирования (ЭВТИ)
• Минимальные возмущения угловой скорости
наноспутника после отделения
• Контейнер оборудован датчиком температуры и датчиком
отделения наноспутника
28

32. заключение
1. Наноспутники – это не только учебные проекты
2. Эффективное использование наноспутников возможно
при их “сетевом” использовании
3. Рост количества запускаемых наноспутников
ограничивается сложностью доставки их на орбиту
29

33. источники
1. www.ukspaceagency.bis.gov.uk/19128.aspx
2. sservi.nasa.gov/articles/lunar-flashlight
3. www.cubesatshop.com
4. www.gizmag.com/tubesat-personal-satellite/22211
5. http://www.isispace.nl/cms/
6. Nanosatellite industry overview (presentation)
7. www.planet.com
8. www.qb50.eu
9. www.surrey.ac.uk/ssc/research/space_vehicle_control/deploytech/mission
10. www.delfispace.nl/delffi
11. www.rocketlabusa.com
12. www.interorbital.com
13. www.spacelin.ru
LATEX Beamer mtheme: https://github.com/matze/mtheme
30